深度學習方法在青光眼檢測的數據驅動診斷
青光眼是導致全球許多人不可逆地失明的主要原因之一。青光眼是一個總稱,指的是一系列損害眼部和大腦視神經連接的眼部疾病,嚴重情況下可能導致視力喪失。根據布萊恩霍爾頓視覺研究所對全球失明和遠視障礙原因的系統性回顧和深入分析,青光眼已成為全球第二大致盲原因
2020年全球預計有7,600萬人患有青光眼,這一數字預計將在2040年增加至1.118億。青光眼的盛行率增加將對醫療保健體系和患者個人造成重大的經濟影響。遺憾的是,傳統的青光眼診斷與檢測技術在臨床實務上有很大的限制。然而,使用人工智慧(AI)和深度學習(DL)演算法在醫療保健中,有望改善青光眼的診斷和篩檢效果
人工智慧如何為眼科疾病診斷貢獻力量?
中國南京醫科大學的研究團隊在最近發表的文章中詳細解釋和說明了利用人工智慧和基於深度學習演算法來診斷眼科疾病的相關過程
描述建構及評估深度學習模型過程的流程圖。
一般來說,利用AI技術診斷青光眼需要謹慎處理多種數據,包括視盤照片、視野與眼壓。此演算法消除了雜訊、偽影及不相關訊息,以確保得出準確可靠的結果,同時透過訓練讓模型學習與青光眼相關的獨特特徵與模式。其在驗證階段經過嚴格測試以確保有效性。一旦成功,整套方案將在後續測試中接受進一步評估,以探索在臨床診斷中實際應用的可行性。
如果這個演算法最終能夠被應用於臨床實踐,未來的臨床醫生會收集患者的視盤照片、視野和眼壓讀數等指標,並在預處理之後利用演算法來診斷青光眼病變
深度學習在青光眼診斷中的作用
深度學習在青光眼診斷中的一大重要作用,在於篩檢並區分患有青光眼、以及健康狀態下的眼睛。使用眼底照片訓練的深度學習模型可以辨識出符合青光眼特徵的眼底病變,包括視網膜神經纖維層異常。這將有助於更早診斷出青光眼,降低引發視力障礙的風險。
除此之外,還可以利用光學相干斷層掃描(OCT)資料來訓練深度學習演算法,從而檢測和追蹤青光眼引起的微觀結構變化隨時間的發展。根據來自北卡羅來納州維克森林醫學院的研究,實驗證明在早期識別青光眼症狀方面,流式學習演算法的準確性已經超過了手動或自動分割方法
澳洲雪梨的一支研究團隊在研究中也發現,深度學習技術能夠從視神經乳頭(ONH)以外的眼底影像區域中檢測出青光眼病變。也就是說,深度學習在電腦輔助青光眼篩檢及診斷的廣泛臨床應用方面有著廣闊的前景。該技術還能對視網膜進行全面評估,幫助臨床醫生發現各種容易被忽略的青光眼早期症狀。
人工智慧與深度學習在診斷中的優勢
杜克大學杜克眼科中心對使用複雜的深度學習演算法進行青光眼診斷的優勢進行了審查。他們發現,這些演算法的診斷速度遠遠超過傳統方法,能夠大幅提高效率並加快治療進度。此外,這些演算法的準確性也比傳統方法更高,可以實現早期檢測與乾預,從而有效阻止疾病的發展。所有這些都將改善患者的治療效果,並降低後續治療產生的相關醫療成本
在擴大醫療服務覆蓋面上,深度學習演算法具有巨大的潛力,尤其是對於那些生活在偏遠地區、無法接觸眼科醫生的人來說。這些演算法可以幫助這部分患者獲得及時且準確的診斷服務,改善診療效果並縮小醫療保健水準的差距。換句話說,這些演算法將使全世界的人們更平等地享受眼科保健服務
此外,醫療保健專業人員還可以使用深度學習演算法以最大限度控制診斷波動,提供更可靠、準確的評估結果。這有助於增強人們對醫療診斷準確性的信心,同時改善病患照護效果。
在臨床實踐中採用深度學習的挑戰
雖然在實驗中取得了不錯的成果,但在臨床實踐中使用深度學習演算法來檢測青光眼時,也面臨一系列現實挑戰需要解決
重寫後的內容: 其中一個主要的核心挑戰是對用於演算法訓練的資料集進行標準化調整。由於不同的研究機構和醫療機構使用的資料收集技術和格式往往存在巨大差異,因此必須建立一個專門用於訓練青光眼診斷演算法的標準化資料集
對於資料標準化以外的問題,另一個重大的挑戰是如何確保各醫療保健服務提供者能夠輕鬆上手這些演算法。儘管在青光眼檢測方面有著巨大的潛力,但演算法本身的部署和使用通常較為複雜,不適合所有醫療保健專業人員,特別是那些在偏遠地區或服務不足的從業人員。因此,必須開發出使用者友善的介面和工具,以確保來自不同背景和位置的醫療保健服務提供者都能夠有效地使用深度學習演算法,順利檢測出患有青光眼的目標受眾
#也病人們一個光明的未來
青光眼是全球範圍內導致失明和殘疾的重要疾病。未來幾年,其盛行率也將進一步增加,對醫療保健體系及個人病患產生重大影響。與之對應,AI與深度學習演算法在醫療保健領域的發展與普及,可望大幅提高青光眼的診斷效率及檢測準確性。這些演算法能夠提供更快、更可靠的診斷結論,改善服務不足人口取得診療資源的機會,並減少診斷結果的大幅波動。
在將深度學習演算法廣泛應用於臨床青光眼檢測之前,我們首先需要解決一系列現實挑戰。其中一個挑戰是關注數據標準化,另一個挑戰是提高服務的可及性。只要我們能夠妥善解決這些挑戰,就有望在臨床實踐中廣泛且準確地應用深度學習演算法,為青光眼的早期檢測和治療鋪平道路
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